黨的二十大報(bào)告提出，教育、科技、人才是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。黨和國(guó)家對(duì)優(yōu)秀科技人才的需求比以往任何時(shí)候都更為迫切。STEM教育是一種整合科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科，旨在培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力、批判性思維和創(chuàng)造力的跨學(xué)科教學(xué)方法。STEM教育作為世界各國(guó)教育領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，是我國(guó)眾多學(xué)校探索科學(xué)教育實(shí)施路徑的重要突破點(diǎn)之一。

本文將以太原市成成中學(xué)校STEM教育實(shí)踐為例，對(duì)當(dāng)前中小學(xué)科學(xué)教育實(shí)踐進(jìn)行研究，進(jìn)一步探尋現(xiàn)階段中小學(xué)科學(xué)教育的有效實(shí)施策略。

一、太原市成成中學(xué)校大力發(fā)展STEM教育

太原市成成中學(xué)校作為全國(guó)百所STEM領(lǐng)航校之一，投資建設(shè)了“青少年科創(chuàng)院”，旨在打造太原市乃至山西省的STEM輻射中心。學(xué)校結(jié)合校情形成了適用于STEM教育的“135EX”教學(xué)策略?！?”指一個(gè)教學(xué)目標(biāo)，即通過(guò)開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；“3”是指教師進(jìn)行三項(xiàng)研究，包括研究國(guó)家政策、文件、社會(huì)需求，研究國(guó)內(nèi)外論文、機(jī)構(gòu)教材及教學(xué)案例等，還有研究學(xué)情?！?EX”指STEM項(xiàng)目具體實(shí)施策略，包括進(jìn)入情境與提出問(wèn)題、科學(xué)探究與數(shù)學(xué)應(yīng)用、工程設(shè)計(jì)與技術(shù)制作、聯(lián)系社會(huì)與創(chuàng)意設(shè)計(jì)、多元評(píng)價(jià)與學(xué)習(xí)反思等。

學(xué)校朝著四個(gè)方向組織開(kāi)展研究設(shè)計(jì)，包括STEM+人工智能、STEM+創(chuàng)意制作、STEM+3D打印、STEM+航天航空。研究學(xué)情之后，學(xué)校在高中學(xué)段開(kāi)設(shè)了創(chuàng)意設(shè)計(jì)和人工智能社團(tuán)，在初中學(xué)段開(kāi)設(shè)了航模和3D打印社團(tuán)。不同的STEM+課程有不同的課程體系以及不同的學(xué)習(xí)手冊(cè)和指導(dǎo)手冊(cè)。學(xué)校還將四大社團(tuán)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了結(jié)合，在實(shí)踐探索過(guò)程中設(shè)計(jì)出了有發(fā)展?jié)摿Φ娜诤闲皂?xiàng)目。以智能家居項(xiàng)目為例，在STEM+人工智能的基礎(chǔ)上，運(yùn)用人工智能技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再結(jié)合創(chuàng)意設(shè)計(jì)和3D打印技術(shù)對(duì)房屋構(gòu)造及內(nèi)部家居形態(tài)等進(jìn)行規(guī)劃。防盜背包項(xiàng)目則將外殼創(chuàng)作設(shè)計(jì)和內(nèi)部功能設(shè)計(jì)兩大部分進(jìn)行了融合，嘗試用大項(xiàng)目融合小項(xiàng)目，穩(wěn)步推進(jìn)設(shè)計(jì)進(jìn)度。

二、STEM教育助力中小學(xué)科學(xué)教育改革升級(jí)

STEM教育有助于實(shí)現(xiàn)“教”與“學(xué)”的轉(zhuǎn)變。對(duì)于學(xué)生而言，若想要由學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)樘魬?zhàn)者，需要具備自控能力與自學(xué)能力，例如自行組織并開(kāi)展工作，學(xué)會(huì)時(shí)間管理等。對(duì)于教師而言，傳統(tǒng)的教授者形象會(huì)逐漸向項(xiàng)目情境的設(shè)計(jì)者、資源的管理者和過(guò)程的調(diào)控者轉(zhuǎn)變，這就需要教師在教學(xué)過(guò)程中有自我檢查、自我校正、自我強(qiáng)化的能力。

STEM教育能夠幫助學(xué)生提升學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。STEM教育強(qiáng)調(diào)通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)讓學(xué)生親身體驗(yàn)搭建、研究和解決問(wèn)題的過(guò)程。STEM教育的最大特點(diǎn)是學(xué)科間的融合，這種融合使得學(xué)生可以在一個(gè)項(xiàng)目中學(xué)習(xí)多種知識(shí)，并從不同視角嘗試獨(dú)立解決問(wèn)題，這種跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方法可以提高學(xué)生的綜合能力和學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。

STEM教育助推科學(xué)教育改革升級(jí)。科技的飛速發(fā)展使得傳統(tǒng)的分科教學(xué)已不符合現(xiàn)代人才的培養(yǎng)要求，僅憑單獨(dú)一門學(xué)科的知識(shí)也無(wú)法更加高效、合理地解決現(xiàn)實(shí)生活中面臨的問(wèn)題。STEM教育能夠打破各學(xué)科之間的壁壘，通過(guò)跨學(xué)科的教育教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和問(wèn)題解決能力，助力學(xué)生實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展，推動(dòng)科學(xué)教育改革升級(jí)。

三、STEM教育理念下中小學(xué)科學(xué)教育相關(guān)問(wèn)題分析

活動(dòng)時(shí)間難以保證。學(xué)校社團(tuán)活動(dòng)過(guò)程中曾遇到過(guò)無(wú)法保證活動(dòng)時(shí)間的問(wèn)題。例如航模社團(tuán)活動(dòng)時(shí)需要先搭建好飛機(jī)骨架，然后進(jìn)行試飛練習(xí)，而四十分鐘的社團(tuán)活動(dòng)時(shí)間僅夠?qū)W生完成第一步。又如人工智能社團(tuán)活動(dòng)時(shí)一般要先進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，再組裝相關(guān)硬件，最后再對(duì)程序進(jìn)行測(cè)試、修改。但在該社團(tuán)實(shí)際開(kāi)展活動(dòng)的過(guò)程中，學(xué)生進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和硬件組裝時(shí)存在較大困難，使得社團(tuán)活動(dòng)難以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)。

科學(xué)探究層次淺、不充分?？茖W(xué)探究是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要以觀察現(xiàn)象、提出問(wèn)題和假設(shè)作為探究起點(diǎn)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與分析，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行反思、改進(jìn)。從以往的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)校目前組織開(kāi)展的科學(xué)探究存在問(wèn)題設(shè)定和現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系不緊密、缺少交流表達(dá)平臺(tái)等問(wèn)題。從學(xué)生的角度看，科學(xué)探究活動(dòng)在多數(shù)時(shí)候仍處于被動(dòng)學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)而非自主探索。但是，科學(xué)探究是一個(gè)開(kāi)放的過(guò)程，需要與他人進(jìn)行交流并共同探究，如果這個(gè)過(guò)程不夠開(kāi)放，則不利于科學(xué)素養(yǎng)和探索精神的培育。

評(píng)價(jià)體系不完善。目前開(kāi)展的科學(xué)探究難以達(dá)到以評(píng)促學(xué)，以評(píng)促教的效果?，F(xiàn)行的STEM四大類課程采用不同的項(xiàng)目學(xué)習(xí)手冊(cè)，每個(gè)項(xiàng)目有不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。例如在人工智能智慧小車項(xiàng)目中，評(píng)價(jià)范圍包括硬件搭建、功能編程的完成度等，評(píng)價(jià)角度較為單一。同時(shí)，教師通常作為評(píng)價(jià)主體在進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)可能會(huì)帶有一定的主觀性，容易使得評(píng)價(jià)結(jié)果不夠客觀。

四、中小學(xué)科學(xué)教育有效實(shí)施策略

為切實(shí)改善科學(xué)教育實(shí)施效果，提升中小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，筆者嘗試提出以下建議。

完善科學(xué)教育保障體系。相關(guān)部門及教師要始終以立德樹(shù)人為根本任務(wù)，不斷完善課程體系，修訂科學(xué)教育教材，改進(jìn)課程教學(xué)方法，同步探索利用人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)手段改進(jìn)教學(xué)過(guò)程和教學(xué)效率。此外，還要積極鼓勵(lì)社會(huì)力量共同參與，提升開(kāi)展科學(xué)教育和科學(xué)探究的質(zhì)量及水準(zhǔn)。

改進(jìn)STEM項(xiàng)目探究程序。學(xué)校及教師要繼續(xù)加大學(xué)科融合力度，創(chuàng)設(shè)與現(xiàn)實(shí)聯(lián)系更加緊密的探究情境，想方設(shè)法激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的探究熱情，并對(duì)學(xué)生的探究成果給予肯定，鼓勵(lì)學(xué)生就探究經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分享與交流。

進(jìn)一步完善評(píng)價(jià)機(jī)制。學(xué)校及教師應(yīng)根據(jù)不同項(xiàng)目的側(cè)重點(diǎn)設(shè)計(jì)不同的評(píng)價(jià)量表，將過(guò)程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，將自評(píng)與他評(píng)相結(jié)合。同時(shí)，評(píng)價(jià)機(jī)制要能全面反映學(xué)生學(xué)科知識(shí)、學(xué)科技能的習(xí)得情況，綜合評(píng)價(jià)學(xué)生跨學(xué)科知識(shí)運(yùn)用能力和解決問(wèn)題的能力。

綜上所述，STEM教育作為一種跨學(xué)科教學(xué)方法，對(duì)于提升中小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、探究能力和創(chuàng)新精神具有重要意義。教育工作者應(yīng)持續(xù)關(guān)注STEM教育最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，不斷探索和創(chuàng)新教學(xué)方法，以適應(yīng)快速變化的社會(huì)需求和技術(shù)進(jìn)步，為孩子們營(yíng)造一個(gè)更加豐富、多元和開(kāi)放的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓他們?cè)谔剿骺茖W(xué)的道路上勇敢前行。

（作者單位：山西省教育技術(shù)與評(píng)估監(jiān)測(cè)中心/太原市成成中學(xué)校）

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